BR112014011730B1

BR112014011730B1 - respirador com cartucho de filtro com encaixe lateral

Info

Publication number: BR112014011730B1
Application number: BR112014011730-6A
Authority: BR
Inventors: Gary E. Dwyer; Pierre Legare
Original assignee: 3M Innovative Properties Company
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2020-11-24
Also published as: CN104023797A; US20130125896A1; JP2014533553A; JP6247222B2; IN2014CN03539A; AU2012339996B2; EP2780086A1; WO2013074337A1; CN104023797B; KR20140102682A; AU2012339996A1; RU2014118729A; US9393448B2; EP2780086B1; EP2780086A4; KR102127770B1; BR112014011730A2; RU2580997C2

Abstract

RESPIRADOR COM CARTUCHO DE FILTRO COM ENCAIXE LATERAL A presente invenção refere-se a um respirador (10) que inclui um corpo de máscara (14), um receptáculo de cartucho de filtro (15) e um cartucho de filtro (12). O cartucho de filtro (12) tem um lado (30) que é capaz de ser plugado no receptáculo (15). O cartucho de filtro (15) pode ser inserido na posição adequada dentro do receptáculo (15) enquanto o corpo de máscara (14) está sendo usado. A fixação pode ser alcançada sem que o usuário perceba visivelmente o real engate. Um clique audível ou outra Indicação pode ser fornecido de modo que o usuário saiba que o engate adequado foi alcançado. O engate pode apresentar pouco espaçamento entre o cartucho de filtro (12) e o corpo de máscara (14), aprimorando assim a visibilidade do observador e fazendo com que o respirador da invenção (10) seja mais confortável de se usar.

Description

A presente invenção refere-se a um respirador que tem um cartucho de filtro com encaixe lateral.

Antecedentes

[001] Os respiradores comumente incluem um corpo de máscara e um ou mais cartuchos de filtro que são fixados ao corpo de máscara. Em uso, o ar é extraído através do cartucho de filtro através de uma pressão negativa gerada pelo usuário durante uma inalação. O ar ambiente passa através do meio filtrante para entrar no interior do corpo de máscara, onde o ar filtrado é então inalado de maneira segura pelo usuário.

[002] Diversas técnicas têm sido usadas na técnica de respirador para fixar elementos filtrantes aos respiradores. Uma técnica comum tem o elemento filtrante disposto em um cartucho rosqueado que é fixado a um encaixe rosqueado correspondente no corpo do respirador; consulte, por exemplo, as patentes US n°s 5.222.488, 5.063.926, 5.036.844, 5.022.901, 4.548.626 e 4.422.861. Cartuchos de filtro conhecidos tipicamente possuem roscas espirais helicoidais ou de avanço que se encaixam com um anel compactado ou soquete que recebe a porção rosqueada do cartucho de filtro. Girar o cartucho de filtro em uma direção adequada permite que o cartucho seja fixado ou removido do respirador.

[003] Em vez de roscas, um sistema de fechamento do tipo baioneta tem sido usado para fixar um cartucho de filtro a um respirador - consulte, por exemplo, as patentes US n°s 5.062.421, 4.934.361 e 4.850.346. O sistema de fechamento do tipo baioneta apresentado na patente '421 tem abas e entalhes de travamento para prender os componentes em conjunto. Nas patentes '361 e '346, um dispositivo audível é usado para indicar que o cartucho de filtro está adequadamente acoplado à peça facial de respirador. Um pino na peça facial é dotado de uma rampa ou carne detentor que tem uma superfície inclinada que está posicionada para defletir oudeformar gradualmente uma nervura no cartucho. Conforme o cartucho e a peça facial são girados em relação um ao outro em uma posição de bloqueio, o carne se engata à nervura e faz com que a nervura e o pino sejam defletidos até que a nervura abruptamente escapa da extremidade do carne para produzir o clique audível.

[004] Engates com encaixe por pressão foram desenvolvidos onde o cartucho de filtro é manualmente pressionado contra o corpo de máscara sem movimento giratório, para causar um engate audível - consulte a patente US RE 39.493 de Yuschak et al. Ao puxar manualmente o cartucho na direção oposta, uma desconexão pode ser alcançada.

[005] Além de roscas, baionetas e encaixes por pressão, uma variedade de outras conexões foram desenvolvidas ao longo dos anos. Na patente US n° 5.148.803, por exemplo, um fole é usado para prender um filtro ao respirador. O fole, junto com uma faixa rígida, forma uma braçadeira rígida que recebe o filtro. As patentes US n°s 5.033.465 e 5.078.132 apresentam o uso de vedações de borda para prender um elemento filtrante a uma peça facial elastomérica. Na patente US n° 4.856.508, uma carcaça de máscara de espuma é apresentada para receber um cartucho de filtro. A carcaça de máscara de espuma possui um anel que define uma abertura para a recepção do cartucho de filtro. Na patente US n° 4.790.306, moldagem por inserção é usada para prender permanentemente um elemento filtrante absorvente ligado a uma peça facial do respirador. Uma estrutura de encaixe é descrita na patente US n° 4.771.771 para prender um cartucho de filtro em uma câmara do respirador. O cartucho de filtro pode ser encaixado no respirador deslizando-se o mesmo através de uma abertura na estrutura de encaixe. Na patente US n° 4.630.604, linguetas de travamento são empregadas em um retentor de filtro para prender um elemento filtrante substituível em uma relação de contiguidade com a estrutura do respirador. O elemento filtrante pode ser substituído por remoção do elemento de retenção do filtro da estrutura. Umatécnica adicional é apresentada na patente US n° 4.562.837, onde o respirador é dotado de um anel guia para interconexão com um invólucro de filtro. O anel guia é suportado por uma porção luva que define uma abertura através da qual os gases passam. O invólucro de filtro desliza para dentro do anel guia a partir de uma posição de espera retraída até uma posição de uso estendida.

[006] Embora os respiradores discutidos acima usem várias técnicas para prender um filtro e cartuchos de filtro a respiradores, estas técnicas têm algumas desvantagens. Por exemplo, os cartuchos de filtro que são rosqueados ao respirador tipicamente necessitam de múltiplas voltas para fixar o cartucho ao corpo de máscara. A geometria cilíndrica tipicamente necessita do uso do cartucho de filtro como um anexo externo que pode interferir com a visão do usuário. Em outras construções, os cartuchos de filtro podem ser fixados com pouco ou nenhum movimento giratório, mas estes dispositivos podem, entretanto, se projetar um pouco a partir da superfície do corpo de máscara. Quando mais longe do corpo de máscara um cartucho de filtro está, maior o seu movimento, e dessa forma mais torque gravitacional pode ser colocado no pescoço do usuário. Nos respiradores conhecidos, a fixação comumente ocorre na face principal para dentro do cartucho de filtro, o que com frequência necessita que as duas partes sejam um pouco espaçadas uma em relação à outra para permitir o engate das duas partes. Uma desvantagem final de designs convencionais é que uma aparência característica apresentando um apelo moderno está às vezes ausente.

Glossário

[007] Os termos mostrados abaixo têm as seguintes definições: “particulado ativo” significa partículas ou grânulos que são especificamente adequados para desempenhar alguma ação ou função atribuível a alguma característica ou propriedade incluindo propriedade química, como catalisadores e/outroca iônica e/ou propriedades físicas como aprisionamento, adsorção, absorção ou combinações dos mesmos; “ar limpo” significa um volume de ar ambiente atmosférico que foi filtrado para remover contaminantes; “espaço de gás exterior” significa o espaço de gás atmosférico ambiente, para dentro do qual o gás exalado entra após passar através, e para além, do corpo de máscara e/ou da válvula de exalação, “cartucho de filtro” significa um dispositivo que é fixável (removível ou permanentemente) a um corpo de uma máscara respiratória para fins de filtrar o ar antes de sua entrada no espaço de gás interior; “receptáculo de cartucho de filtro” significa um dispositivo dimensionado e adaptado para a recepção de uma porção de um cartucho de filtro; “meio filtrante” significa uma estrutura permeável a ar que é projetada para remover contaminantes do ar que passam através do mesmo, “parede lateral de invólucro” significa uma superfície impermeável a ar que está localizada pelo menos numa porção do lado da estrutura; “integral” significa feito ao mesmo tempo ou incapaz de ser separado sem danificar uma ou mais das partes integrais; “espaço de gás interior” significa o espaço entre o corpo de máscara e a face de uma pessoa, “superfície principal” significa uma ou duas das superfícies que têm a maior área superficial em um dispositivo, tipicamente a(s) superfície(s) através da(s) qual(is) o ar passa para entrar em um cartucho de filtro; “corpo de máscara” significa uma estrutura que se encaixa ao menos sobre o nariz e a boca de uma pessoa e que ajuda a definir um espaço de gás interior separado de um espaço de gás exterior; “espaço cheio” significa uma área ou espaço onde mais de uma trajetória de fluxo de ar converge com ou encontra outra trajetória de fluxo de ar, ou onde mais de uma trajetória de fluxo de ar diverge da área ou espaço; “pluralidade” significa dois ou mais, “plugado no” significa que uma parte se encaixa a outra parte através de um ato que inclui deslizar manualmente a uma parte na outra; “respirador” significa um dispositivo que é usado por uma pessoa para filtrar o ar antes que ele entre no sistema respiratório dessa pessoa; “preso” significa unido; e “lado” ou “borda” em referência ao cartucho de filtro significa uma superfície, ou combinação de superfícies, que reside total ou parcialmente entre as superfícies principais de um cartucho de filtro; e “porção lateral” significa uma porção que inclui um lado e que pode incluir uma ou mais porções das superfícies principais adjacentes ao lado.

Sumário da invenção

[008] A presente invenção fornece um novo respirador que tem um sistema exclusivo para fixação de um cartucho de filtro a um corpo de máscara. Como com respiradores conhecidos, o respirador da invenção compreende um corpo de máscara e um ou mais cartuchos de filtro que são fixados, ou fixáveis, ao corpo de máscara. A invenção difere de respiradores conhecidos, pois ela compreende também um receptáculo de cartucho de filtro e um cartucho de filtro que tem uma primeira porção lateral que é capaz de ser plugada no receptáculo.

[009] A presente invenção também fornece um novo método para fabricação de um respirador, tal método compreendendo: (a) fornecer um corpo de máscara que tem um receptáculo unido ao mesmo; (b) fornecer um cartucho de filtro que tem meios para fixação situados em uma porção lateral no cartucho; e (c) plugar o cartucho de filtro no receptáculo de modo que os meios para fixação se engatam a uma parte correspondente no receptáculo para fazer com que o cartucho de filtro seja preso ao corpo de máscara através do receptáculo.

[010] O cartucho de filtro pode ser deslizado para dentro do receptáculo de modo que um “clique” audível ou outra indicação pode ocorrer, que diz ao usuário que as duas partes foram engatadas.

[011] A presente invenção é benéfica, pois o cartucho pode ser inserido na posição adequada enquanto o corpo de máscara está sendo usado pelo usuário. A fixação pode ser alcançada sem que o usuário visivelmente testemunhe o real engate. O uso de um receptáculo e de uma função de encaixe faz com que seja relativamente fácil para o usuário prender o cartucho ao corpo de máscara. Uma porção lateral ou extremidade da extremidade do cartucho é meramente inserida no receptáculo, e o cartucho é pressionado em direção à parte posterior do receptáculo. O cartucho desliza em engate com o receptáculo. O clique audível ou outra indicação deixa o usuário saber que engate adequado foi alcançado. Adicionalmente, a invenção permite um engate onde há pouco espaçamento entre o cartucho e o corpo de máscara. O respirador da invenção pode ser, portanto, mais confortável de se usar. Quanto mais longe um cartucho residir do corpo de máscara, maior será o momento resultante. Respiradores convencionais que usam cartuchos de filtro podem apresentar mais torque sobre o pescoço do usuário e, assim, causar mais desconforto ao usuário quando a máscara é usada por um período de tempo estendido. A invenção também pode dar lugar para distância adicional ao corpo de máscara para outro equipamento de proteção pessoal, como protetores faciais e protetores auditivos. Um benefício final da presente invenção é que o novo método de fixação é bem distinto em aparência e apelo, dando ao usuário a sensação de estar usando um respirador de qualidade mais alta e design não convencional.

Breve descrição dos desenhos

[012] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um respirador 10 de acordo com a presente invenção.

[013] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de um cartucho de filtro montado 12 e um receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

[014] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um cartucho de filtro separado 12 e um receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

[015] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um mecanismo de fixação para um receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

[016] A Figura 5 é uma vista em perspectiva posterior de uma segunda modalidade de um cartucho de filtro 12 e um receptáculo 15 de acordo com a presente invenção.

[017] A Figura 6 é uma vista em perspectiva anterior de uma segunda modalidade do cartucho de filtro 12 sendo inserida no receptáculo 15 de acordo com a presente invenção.

[018] A Figura 7 é uma vista em perspectiva anterior de uma terceira modalidade de um cartucho de filtro montado 12 e um receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

[019] A Figura 8 é uma vista em perspectiva posterior de uma terceira modalidade de um cartucho de filtro montado 12 e um receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

[020] A Figura 9 é uma vista em perspectiva posterior de uma terceira modalidade de um cartucho de filtro 12 separado do receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

[021] A Figura 10 é uma vista em perspectiva anterior de uma quarta modalidade de um cartucho de filtro 12 fixado a um receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

[022] A Figura 11 é uma vista em perspectiva posterior de uma quarta modalidade de um cartucho de filtro montado 12 e um receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

[023] A Figura 12 é uma vista em perspectiva posterior de uma quarta modalidade de um cartucho de filtro 12 separado do receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

[024] A Figura 13 é uma vista em perspectiva anterior de uma quinta modalidade de um cartucho de filtro 12 fixado a um receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

[025] A Figura 14 é uma vista em perspectiva posterior de uma quinta modalidade de um cartucho de filtro montado 12 e um receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

[026] A Figura 15 é uma vista em perspectiva posterior de uma quinta modalidade de um cartucho de filtro 12 separado do receptáculo de cartucho de filtro 15 de acordo com a presente invenção.

Descrição detalhada

[027] Na prática da presente invenção, um respirador é fornecido que compreende um corpo de máscara e um ou mais cartuchos de filtro que são fixados, ou fixáveis, ao corpo de máscara através de um receptáculo de cartucho de filtro. O(s) cartucho(s) de filtro tem/têm uma primeira porção lateral que é capaz de ser plugada no receptáculo. O fornecimento de um receptáculo de cartucho de filtro e de um cartucho de filtro que pode ser preso ao corpo de máscara através do receptáculo permite uma nova fixação de cartucho que não necessita de rotações ou manipulações variadas para criar uma fixação ao corpo de máscara. O cartucho podeser rapidamente plugado no receptáculo e estar pronto para uso. Adicionalmente, conforme descrito abaixo em detalhes, uma desconexão rápida pode ser alcançada pelo usuário simplesmente empurrando-se um mecanismo de desengate como um ou mais botões.

[028] A Figura 1 ilustra um exemplo de um respirador 10 que tem recursos de acordo com a presente invenção. O respirador 10 pode ser usado por uma pessoa em sua cabeça, cobrindo o nariz e a boca. O respirador 10 tem um ou mais cartuchos de filtro 12 situados em lados opostos de um corpo de máscara 14. Os cartuchos de filtro 12 podem ser removíveis ou permanentemente presos ao corpo de máscara 14 através do receptáculo 15. Os cartuchos 12 filtram o ar ambiente antes dele passar para o espaço de gás interior situado dentro do corpo de máscara 14. O ar, que se torna presente no espaço de gás interior, é um ar limpo que é adequado para inalação pelo usuário. O corpo de máscara 14 pode incluir um elemento rígido de inserção 16 e uma porção elastomérica de contato com a face 18. Um corpo de máscara que tem tal construção é descrito na patente US 7.650.884 de Flannigan et ai. e na patente US 5.062.421 de Burns et al. Uma válvula de exalação 19 pode ser colocada no corpo de máscara para permitir que ar exalado seja rapidamente purgado do interior do corpo de máscara. Exemplos de válvulas de exalação que podem ser adequadas para uso em um corpo de máscara da invenção incluem as válvulas que são apresentadas nas patentes US RE 37.974, 6.584.974, 5.509.436, 5.325.892, e 7.849.856B2. O respirador 10 tem, também, uma tira 20 para suportar o corpo de máscara 14 na cabeça do usuário quando o respirador está sendo usado. A tira 20 pode assumir várias configurações, mas comumente inclui uma ou mais correias 22 que passam por trás da cabeça do usuário. As correias 22 podem estar unidas por uma ou mais fivelas 23. A tira 20 pode ser, por exemplo, uma tira solta, conforme descrito nas patentes US 6.732.733B1 e 6.457.473 de Brostrom et al., 5.691.837 de Byram, e 5.237.986 de Seppala et al. Um elemento de coroa pode, também, ser opcionalmente empregadopara auxiliar no suporte do corpo de máscara 14 na cabeça do usuário - consulte, por exemplo, a publicação de pedido de patente US 2011/0220115A1 de Castiglione et ai. e a patente US 6.732.733 de Brostrom et al. Os cartuchos de filtro 12 que são presos ao corpo de máscara 14 têm uma primeira e segunda superfícies principais 26 e 28 e uma parede lateral de invólucro 30. A parede lateral de invólucro 30 se estende ao menos da primeira superfície principal 26 até ao menos a segunda superfície principal 28. A parede lateral de invólucro 30 comumente se encaixa no perímetro da(s) camada(s) do meio filtrante que está(ão) situada(s) no mesmo. Na porção lateral do invólucro de cartucho, uma ou ambas as superfícies principais 26 e 28 encontram o lado 30. Estas superfícies 26 e 28 podem ser permeáveis a fluidos para permitir que o ar ambiente entre no cartucho de filtro 12. As superfícies principais 26 e 28 tipicamente têm, cada uma, uma área superficial de cerca de 30 a 200 centímetros quadrados (cm2), mais tipicamente de cerca de 60 a 90 cm2. O respirador pode ser produzido de modo que há pouco ou nenhum espaçamento entre os cartuchos e o corpo de máscara, em particular entre a segunda superfície principal 28 e o corpo de máscara 14. Em sua distância mais próxima, o espaçamento entre o cartucho e o corpo de máscara pode ser menor que 1 centímetro (cm), menor que 0,5 cm, e ainda menor que 2 milímetros (mm), ou nivelado com o corpo de máscara. Conforme mostrado, os cartuchos de filtro 12 são unidos ao corpo de máscara 14 através do receptáculo de cartucho de filtro 15.

[029] A Figura 2 ilustra uma vista anterior do cartucho de filtro 12 unido ao receptáculo de cartucho de filtro 15. O receptáculo 15 inclui uma superfície de topo 32, um lado frontal 34, e um primeiro e segundo lados opostos 36 e 38. O compartimento interno, formado pelo interior destes lados e superfícies, tem uma área da seção transversal que é ligeiramente maior que a porção lateral ou extremidade de encaixe 40 (Figura 3) do cartucho de filtro 12, permitindo que o cartucho de filtro 12 seja inserido de modo seguro no receptáculo 15. Dessa forma,o encaixe do corpo de máscara 14 ao cartucho de filtro 12 pode ser alcançado pela inserção de uma extremidade macho 40 do cartucho de filtro no receptáculo fêmea 15 que está preso ao corpo de máscara 14.

[030] Conforme ilustrado, o cartucho de filtro 12 pode ser curvo da parte frontal a parte posterior. O cartucho pode, também, ser curvo do topo para o fundo, ou em ambas as direções. Um cartucho de filtro curvo pode melhorar a visibilidade do usuário. Um exemplo de um cartucho de filtro que pode ter o formato ou construção geral adequado para uso em conexão com a presente invenção é mostrado no pedido de patente US 12/784.182, intitulado Method of Making filter Cartridge Having Roll-based Housing Sidewall, de Billingsley et al. Um exemplo de um espaço cheio que pode ser usado no cartucho de filtro é apresentado no pedido de patente US 2007/0144123 de Angadjivand et ai. O cartucho de filtro contém um meio filtrante que pode incluir uma ou mais camadas de meio filtrante de particulado e/ou gasoso. O meio filtrante de particulado é produzido para remover particulados que estão suspensos no ar ambiente, e o meio gasoso é projetado para remover vapores que estão suspensos no mesmo. A camada de filtração pode vir em uma variedade de formatos e formas, e tem, tipicamente, uma espessura de cerca de 0,2 milímetros (mm) a 1 centímetro (cm), e ela poderia ser uma manta genericamente plana, ou ela poderia ser corrugada para fornecer uma área superficial expendida — consulte, por exemplo, as patentes US 5.804.295 e 5.656.368 de Braun et al. A camada de filtração também pode incluir múltiplas camadas de filtração unidas por um adesivo ou quaisquer outros meios adequados. O material filtrante também poderia incluir uma série de canaletas paralelas, conforme descrito nas patentes US 6.752.889 e 6.280.824 de Insley et al. Essencialmente qualquer material adequado que é conhecido (ou posteriormente desenvolvido) para a formação de uma camada filtrante pode ser usado para o material filtrante. As mantas de fibras fiadas por fusão, como aquelas ensinadas em Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers,48 Indus. Engn. Chem., 1342 et seq. (1956),especialmente quando em uma forma eletricamente carregada (eletreto) persistente são especialmente úteis (consulte, por exemplo, patente US n° 4.215.682 de Kubik et al.). Estas fibras produzidas por extrusão em blocos com passagem de ar quente em alta velocidade (meltblown) podem ser microfibras que têm um diâmetro eficaz da fibra menor que cerca de 20 micrometres (pm) (chamadas de BMF para “microfibra soprada”). O diâmetro efetivo da fibra pode ser determinado de acordo com The Separation Of Airborne Dust Particles de Davies, C. N., Institution Of Mechanical Engineers, Londres, Reino Unido, Anais 1B, 1952. Mantas de BMF que contêm fibras formadas a partir de polipropileno, poli(4-metil-1 -penteno), e combinações dos mesmos são comumente usadas. As fibras de filme fibrilado eletricamente carregadas conforme apresentado em van Turnhout, patente US n° Re. 31.285, também podem ser adequadas, bem como mantas fibrosas de rosina-lã e mantas de fibras de vidro ou sopradas por solução, ou fibras eletrestaticamente aspergidas, especialmente em forma de microfilme. A carga elétrica pode ser conferida às fibras pelo contato das fibras com água, conforme apresentado nas patentes US 6.824.718 de Eitzman et al., 6.783.574 de Angadjivand et al., 6.743.464 de Insley et al., 6.454.986 e 6.406.657 de Eitzman et al. e 6.375.886 e 5.496.507 de Angadjivand et al. A carga elétrica podem, também, ser conferida às fibras por carga de corona, conforme apresentado na patente US n° 4.588.537 de Klasse et al. ou por carga triboelétrica, conforme apresentado na patente US n° 4.798.850 de Brown. Além disso, aditivos podem ser incluídos nas fibras para acentuar o desempenho de filtração das mantas produzidas através do processo de hidrocarga (consulte a patente U.S. n° 5.908.598 de Rousseau et al.). Átomos de flúor, em particular, podem estar dispostos sobre a superfície das fibras na camada filtrante para otimizar o desempenho de filtração em um ambiente de névoa oleosa — consulte as patentes US 6.398.847B1, 6.397.458B1, e 6.409.806B1 de Jones et al. Os pesos bases típicos para as camadas de filtração de eletreto BMF são de cerca de 10 a 100 gramas por metro quadrado. Leitos compactados de particulado ativo podem,também, ser usados bem como estruturas formatadas permeáveis de particulado ativo que são mantidas juntas com, por exemplo, microparticulado de PSA — consulte a patente US 6.391.429 de Senkus et al. — ou particulado sorvente ligado, conforme descrito na patente US 5.033.465 de Braun et al. Um exemplo de uma matriz fibrosa que contém particulado ativo é mostrado na patente US 7.501.012B2 de Tatarchuk et al. O particulado ativo que pode ser usado nos filtros da presente invenção incluem partículas ou grânulos que são adequados para executar alguma ação ou função atribuível a alguma característica ou propriedade, incluindo alteração das propriedades químicas como reação, catálise, e troca iônica, e/ou propriedades físicas como alta área superficial, porosidade, e tamanho e formato relativamente pequenos. Um exemplo de particulado ativo é partículas que interagem com componentes em um fluido para remover ou alterar sua composição. Os componentes no fluido podem ser sorvidos sobre ou para dentro do particulado ativo, ou eles podem ser reagidos para tomar sua composição mais favorável. O particulado ativo consequentemente pode ser adsorvente, catalítico, ou reativo. Exemplos de materiais de particulado ativo que podem ser usados em conjunto com a presente invenção incluem grânulos microparticulados absorventes, como carbono ativo, carbono ativado com superfície tratada quimicamente, alumina, gel de silica, bentonita, terra diatomácea de caulim, zeólitos pulverizados (tanto natural como sintético), resinas de troca de íons e peneiras moleculares, e particulados como partículas catalíticas e partículas contendo compostos encapsulados. Particulados ativos triviais incluem carvão ativado, carvão tratado quimicamente, e particulado de alumina. Exemplos de carvão ativado disponível comercialmente que podem ser usados na presente invenção incluem Kuraray 12 x 20 tipo GG (disponível junto à Kuraray Chemical Corporation, Osaka, Japão e Calgon 12 x 30 URC disponível junto à Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, Pensilvânia, EUA. Patentes que descrevem vários tipos de particulado ativo que podem ser usados na presente invenção incluem as Patentes 7.309.513 concedida a Brey et al., e 7.004.990e 6.391.429 concedidas a Senkus et al., Patentes U.S. 5.763.078 concedida a Braun et al., e 5.496.785 concedida a Abler. Mantas de revestimento podem também ser usadas para proteger as camadas de filtro. As mantas de revestimento podem ser produzidas para ter poucas fibras que se projetam a partir da superfície da manta após processamento, para apresentar uma superfície externa lisa. Exemplos de mantas de revestimento que podem ser usadas na presente invenção são apresentados, por exemplo, na patente US 6.041.782 de Angadjivand, na patente US 6.123.077 de Bostock et al., e no WO 96/28216A de Bostock et al. O cartucho de filtro também pode ter um sensor situado no lado do cartucho para mostrar ao usuário quando a vida útil do cartucho foi alcançada - consulte o pedido de patente US 2008/0063575 de Rakow et al.

[031] A Figura 3 mostra que a extremidade macho 40 do cartucho de filtro 12 pode ser produzida para ter uma ou mais aberturas 42 dispostas na mesma que se encaixariam com entalhes retráteis 44 (Figura 4) no recoptáculo 15. Em uso, o ar que passa através de ao menos uma dentre a primeira e a segunda superfícies principais 26 e 28 do cartucho de filtro 12 entra em um espaço cheio que está em comunicação fluida com a abertura 46 no encaixe do tipo baioneta 48. Dessa forma, o encaixe do tipo baioneta 48 pode contribuir para ambas uma comunicação fluida e meios de fixação. O conduto 42 na parede lateral 50 permite a passagem de ar do espaço cheio situado no interior do cartucho até o receptáculo 15. A localização da saída 42 no lado 50, oposta à superfície principal 28, pode ampliar a área filtrante eficaz na superfície do cartucho de filtro 12, que pode resultarem desempenho aprimorado do produto.

[032] A Figura 4 mostra que o receptáculo 15 pode incluir um ou mais botões manualmente responsivos 52 que fazem com que os entalhes retráteis 44 sejam desconectados da abertura 42 no primeiro lado 40 do cartucho de filtro 12. Quando os botões 52 são pressionados em direção um ao outro, os entalhes 44 se movem de modo similar em direção um ao outro para de desconectar de uma superfície internada parede lateral 50, permitindo que a primeira extremidade 40 do cartucho 12 seja manualmente puxada do interior do receptáculo. O mecanismo de desconexão usado na presente invenção, que inclui os botões 52, pode ser acionado por mola para permitir que uma fixação forte seja alcançada. Conforme mostrado na Figura 4, o receptáculo 15 pode ter uma abertura de saída de fluidos 46' situada no lado frontal 34 do receptáculo 34 ao invés de em um encaixe do tipo baioneta 48 (Figura 3) para permitir que o ar passe para o interior do corpo de máscara.

[033] As Figuras 5 e 6 mostram uma modalidade alternativa para fixação de um cartucho de filtro 12 a um corpo de máscara 14. Nesta modalidade, o receptáculo 15 é integral com o corpo de máscara 14. O cartucho 12 tem um laço 53 que se engata a um grampo removível do mecanismo de fixação do cartucho situado no interior do receptáculo 15. Para remover o cartucho de filtro 12, um botão de liberação 54 pode ser pressionado para desengatar o grampo interno do laço do cartucho 53. Nesta modalidade, ar limpo passa de uma abertura 42 no lado frontal 34 do cartucho de filtro 12 através de uma abertura adjacente 46' no receptáculo 15 e, então, para dentro do espaço de gás interno do corpo de máscara 14. Nesta modalidade, a abertura 42 fica voltada para a abertura 46’ e não usa um encaixe do tipo baioneta para fixar o receptáculo 15 ao corpo de máscara. O ar também não passa através de uma abertura no encaixe do tipo baioneta para entrar no interior do corpo de máscara. O ar passa diretamente da abertura para dentro do receptáculo até uma passagem que leva para o espaço de gás interno do corpo de máscara.

[034] As Figuras de 7 a 15 mostram modalidades alternativas de meios de fixação e desconexão de cartuchos de filtro 12 no e dos receptáculos 15 de acordo com a presente invenção. Na modalidade mostrada nas Figuras de 7 a 9, o receptáculo 15 tem um mecanismo de fixação que inclui uma aba móvel 55 que o usuário puxa para desengatar o cartucho de filtro 12 do receptáculo 15. Quando a aba 55 é puxada na direção contrária da face para dentro 56 (Figura 8) doreceptáculo 15, a aba de fixação 58 se retrai para dentro para se desengatar do rebordo projetado 60 (Figura 9) situado na extremidade de inserção 40 do cartucho de filtro 12. As Figuras de 10 a 12 mostram uma modalidade que tem uma ou mais abas 62 nos lados opostos do receptáculo 15, que podem ser pressionados em direção um ao outro para fazer com que as flanges projetadas 64 se desconectem de seus respectivos rebordos 66 (Figura 12) situados na primeira extremidade 40 do cartucho de filtro 12. As Figuras de 13 a 15 mostram uma modalidade onde o mecanismo de engate do cartucho de filtro/receptáculo 12/15 inclui uma trava 68 no receptáculo 15, tal trava 68 podendo ser aberta para fazer com que a superfície de engate 70 de desconecte do rebordo 72 situado na primeira extremidade 40 do cartucho de filtro 12. Ao inserir o cartucho de filtro 12 no receptáculo 15, o rebordo 72 faz com que a trava seja empurrada para fora até que o rebordo 72 passe por debaixo da trava 70. Uma vez que o cartucho está em sua posição desejada, a trava 70 se engata ao rebordo 72 para fazer com que a primeira extremidade 40 do cartucho 12 seja presa no receptáculo 15. Como em outras modalidades, o mecanismo de engate pode ser acionado por mola para fornecer um clique audível para que o usuário saiba que o engate adequado foi alcançado. Além de, ou no lugar de, um clique audível, os meios para indicar a fixação adequada podem ser, por exemplo, um indicador visível como uma bandeira ou um marcador colorido.

Exemplo

[035] Um cartucho de filtro que tem um laço e um mecanismo de fixação que inclui um receptáculo, um grampo, e um botão de liberação foi produzido, que lembra o cartucho de filtro mostrado na Figura 5. O laço, o receptáculo, o grampo e o botão foram criados ram o uso de estereolitografia de protótipos rápida. O cartucho de filtro continha várias camadas de meio filtrante que foram cortadas até um formato que corresponde ao contorno da parede lateral de invólucro. O cartucho continha uma primeira e segunda superfícies exteriores principais através das quais o ar ambiente passou paraentrar no espaço de gás interno após passagem através do meio filtrante. O meio filtrante continha quatro camadas de meio filtrante particulado e quatro camadas de meio filtrante gasoso. As camadas de meio filtrante foram seladas ao longo da borda até uma parede lateral de invólucro de cartolina com o uso de um adesivo termofusível. A primeira e a segunda superfícies principais tinham, cada uma, uma área superficial exposta de 69 cm2. A estrutura do laço foi imprensada dentro do meio filtrante do cartucho, com o recurso de laço se projetando de uma abertura situada no lado do cartucho. O grampo e o botão de liberação foram montados no receptáculo para produzir o mecanismo de fixação. O receptáculo foi fixado ao corpo de máscara. O respirador montado foi, então, colocado, e o cartucho de filtro foi plugado no receptáculo deslizando-se a porção lateral engatável em direção a uma parte posterior do receptáculo. Em engate, a segunda superfície principal do cartucho de filtro foi espaçada em relação ao corpo de máscara a 0,5 mm em seu espaçamento mais próximo. O cartucho de filtro foi, então, removido do receptáculo pressionando-se o botão de liberação. Esta operação foi realizada por indivíduos de teste diferentes e demonstrou que a invenção fornecia um método novo, seguro e conveniente de fixação e desconexão do filtro.

Claims

1. Respirador CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um corpo de máscara; um receptáculo de cartucho de filtro fêmea que é fixado diretamente ao corpo de máscara; e um cartucho de filtro compreendendo primeira e segunda superfícies principais e uma extremidade macho, em que pelo menos uma porção da extremidade macho é disposta entre a primeira e segunda superfícies principais, e em que a extremidade macho é capaz de ser plugada no receptáculo de cartucho de filtro fêmea; em que o espaçamento entre a segunda superfície principal do cartucho de filtro e o corpo de máscara é menor que 1 centímetro a uma distância mais próxima entre a segunda superfície principal e o corpo de máscara.

2. Respirador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o receptáculo é capaz de ser fixado de modo removível ao corpo de máscara.

3. Respirador, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o receptáculo inclui um meio para anexar o receptáculo ao corpo de máscara.

4. Respirador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o receptáculo é integral com o corpo de máscara.

5. Respirador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda superfície principal é nivelada com o corpo de máscara.

6. Respirador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o cartucho de filtro não precisa ser girado ou manipulado além de ser deslizado para criar uma fixação ao receptáculo de corpo de máscara.

7. Respirador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o cartucho de filtro pode ser desengatado pelo usuário simplesmente empurrando um mecanismo de desengajamento.

8. Respirador, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o mecanismo de desengajamento compreende um botão, aba ou um trinco.

9. Respirador, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o mecanismo de desengajamento é um botão de liberação.

10. Respirador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o respirador compreende um mecanismo de fixação para fixar o cartucho ao receptáculo, o mecanismo de fixação sendo carregado por mola.

11. Respirador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma ou ambas superfícies principais são permeáveis a fluidos para permitir que ar ambiente entre no cartucho de filtro para ser filtrado, e em que a primeira e segunda superfícies principais cada uma tem uma área superficial de 60 a 90 centímetros quadrados.

12. Respirador, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o cartucho de filtro é curvo da frente para trás.

13. Respirador, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o cartucho de filtro é curvo de lado à lado.

14. Respirador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o cartucho de filtro tem uma abertura localizada na extremidade macho do cartucho de filtro, a abertura permitindo que ar limpo passe do cartucho de filtro em um espaço interior de gás do respirador.

15. Respirador, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a abertura é localizada na frente da parede lateral do alojamento do cartucho de filtro.

16. Respirador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda superfície principal do cartucho de filtro está de frente para o corpo de máscara.

17. Respirador CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:um corpo de máscara;primeiro e segundo receptáculos de cartucho de filtro fêmea que são cada um fixados ao corpo de máscara; eum primeiro cartucho de filtro compreendendo uma extremidade macho plugada no primeiro receptáculo de cartucho de filtro fêmea e um segundo cartucho de filtro compreendendo uma extremidade macho plugada em um segundo receptáculo de cartucho de filtro fêmea tal que o primeiro e segundocartuchos de filtro estão localizados em lados opostos do corpo de máscara, em que cada um do primeiro e segundo cartuchos de filtro compreendem ainda uma primeira superfície principal e uma segunda superfície principal, em que pelo menos uma porção da extremidade macho de cada do primeiro e segundo cartuchos de filtro é disposta entre a respectiva primeira e segunda superfícies principais, em que ambas a primeira superfície principal e a segunda superfície principal de cada do primeiro e segundo cartuchos de filtro são permeáveis a fluidos; em que o espaçamento entre a segunda superfície principal de pelo menos um do primeiro e segundo cartuchos de filtro e o corpo de máscara é menor que 1 centímetro pelo menos na distância mais próxima entre a segunda superfície principal e o corpo de máscara.

18. Respirador, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o respirador é configurado tal que o ar possa passar através da primeira e segunda superfícies principais de cada do primeiro e segundo cartuchos de filtro e entra um plenário localizado em cada do primeiro e segundo cartuchos de filtro que está em comunicação fluida com uma abertura em cada do respectivo primeiro e segundo receptáculos de cartucho de filtro.

19. Respirador, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que cada do primeiro e segundo cartuchos de filtro compreendem um conduite formado na extremidade macho que permite que o ar passe do plenário para o respectivo receptáculo de cartucho de filtro.